計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

第一章圖形設(shè)備、系統(tǒng)和應(yīng)用

主要內(nèi)容：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念與研究?jī)?nèi)容計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用常用的圖形設(shè)備當(dāng)前研究熱點(diǎn)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念與研究?jī)?nèi)容（1）什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)？利用計(jì)算機(jī)研究圖形的表示、生成、處理、顯示的學(xué)科；計(jì)算機(jī)科學(xué)中，最為活躍、并得到廣泛應(yīng)用的分支之一；圖形：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究對(duì)象；能在人的視覺系統(tǒng)中產(chǎn)生視覺印象的客觀對(duì)象；包括自然景物、拍攝的圖片、用數(shù)學(xué)方法描述的圖形等等；構(gòu)成圖形的要素：幾何要素：刻畫對(duì)象的輪廓、形狀等；非幾何要素：刻畫對(duì)象的顏色、材質(zhì)等。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念與研究?jī)?nèi)容（2）計(jì)算機(jī)中表示圖形的方法：點(diǎn)陣表示：枚舉出圖形中所有的點(diǎn)(強(qiáng)調(diào)圖形由點(diǎn)構(gòu)成)；簡(jiǎn)稱為圖像（數(shù)字圖像）；參數(shù)表示：由圖形的形狀參數(shù)(方程或分析表達(dá)式的系數(shù)，線段的端點(diǎn)坐標(biāo)等)+屬性參數(shù)(顏色、線型等)來表示圖形；簡(jiǎn)稱為圖形；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究?jī)?nèi)容：(輸入、處理、輸出）圖形的輸入：如何利用圖形輸入設(shè)備及軟件將圖形輸入計(jì)算機(jī)中去，并作各種處理；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念與研究?jī)?nèi)容（3）圖形的處理包括對(duì)圖形進(jìn)行變換(幾何變換，投影變換)、運(yùn)算（集合運(yùn)算）、著色、形變等…圖形的輸出將圖形的表示形式轉(zhuǎn)換成圖形輸出系統(tǒng)能夠接受的表示形式，并將圖形在顯示屏或打印機(jī)等輸出設(shè)備上輸出。圖形與圖像的關(guān)系圖像純指計(jì)算機(jī)內(nèi)以位圖(Bitmap)形式存在的灰度信息；圖形含有幾何屬性，更強(qiáng)調(diào)場(chǎng)景的幾何表示，由場(chǎng)景的幾何模型和景物的物理屬性共同組成；圖形主要分為兩類：基于線條的信息表示明暗圖(Shading)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念與研究?jī)?nèi)容（4）計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)（CAGD，ComputerAidedGeometricDesign）幾何形體在計(jì)算機(jī)中的表示與分析；研究如何靈活地建立幾何形體的數(shù)學(xué)模型，提高算法效率，以更好地存儲(chǔ)和管理模型等；研究曲線、曲面的表示、生成、拼接、數(shù)據(jù)擬合；圖像處理：如何對(duì)一幅連續(xù)圖像取樣、量化以產(chǎn)生數(shù)字圖像；對(duì)數(shù)字圖像做各種變換以方便處理；濾去圖像中的無用噪聲；壓縮圖像數(shù)據(jù)以便于存儲(chǔ)和傳輸、圖像邊緣提取、特征增強(qiáng)和提取等；計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別圖形學(xué)的逆過程，分析和識(shí)別輸入的圖像并從中提取二維或三維的數(shù)據(jù)模型（特征）。手寫體識(shí)別、機(jī)器視覺；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念與研究?jī)?nèi)容（5）其它研究?jī)?nèi)容：三維景物表示，包括曲線曲面的造型，實(shí)體造型，以及紋理、云彩、波浪等自然景物的造型與模擬；三維場(chǎng)景表示，包括光柵圖形生成算法、線框圖形和真實(shí)感圖形的理論和算法；圖形信息的存儲(chǔ),檢索與交換技術(shù)：包括幾何和圖形數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮；基于圖像和圖形的混合繪制技術(shù)；圖形的操作與處理方法;人機(jī)交互與用戶接口技術(shù)：包括可視化技術(shù);動(dòng)畫技術(shù);圖形硬件與輸出技術(shù);圖形標(biāo)準(zhǔn)與圖形軟件包的研究開發(fā);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);......主要內(nèi)容：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念與研究?jī)?nèi)容計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用常用的圖形設(shè)備當(dāng)前研究熱點(diǎn)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（1）歷史追溯1950年，MIT，旋風(fēng)一號(hào)（WhirlwindI）計(jì)算機(jī)的圖形顯示器，類似于示波器的CRT來顯示簡(jiǎn)單圖形。－CRT的出現(xiàn)為計(jì)算機(jī)生成和顯示圖形提供了可能；50年代末期，MIT林肯實(shí)驗(yàn)室，在Whirlwind上開發(fā)SAGE空中防御系統(tǒng)，通過光筆在屏幕上指點(diǎn)與系統(tǒng)交互。－標(biāo)志著交互式圖形技術(shù)的誕生；1962年MIT林肯室驗(yàn)室Ivan.E.Sutherland的博士論文：“Sketchpad：一個(gè)人機(jī)通信的圖形系統(tǒng)”

。－確定了交互圖形學(xué)作為一個(gè)學(xué)科分支（提出基本交互技術(shù)、圖元分層表示概念及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)…)；60年代：MIT、BellLab、通用汽車公司、劍橋大學(xué)開展大規(guī)模的研究。－計(jì)算機(jī)圖形學(xué)被確立并得到迅速發(fā)展；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（2）70年代進(jìn)入技術(shù)實(shí)用化：光柵圖形學(xué)迅速發(fā)展區(qū)域填充、裁剪、消隱等基本圖形概念及相應(yīng)算法紛紛誕生；圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)化1974年，ACMSIGGRAPH的與“與機(jī)器無關(guān)的圖形技術(shù)”的工作會(huì)議；ACM成立圖形標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，制定“核心圖形系統(tǒng)”（CoreGraphicsSystem）；ISO發(fā)布CGI、CGM、GKS、PHIGS；真實(shí)感圖形學(xué)1970年，Bouknight提出了第一個(gè)光反射模型；1971年，Gourand提出“漫反射模型＋插值”思想，稱為Gourand明暗處理；1975年，Phong提出了著名的簡(jiǎn)單光照模型-Phong模型；實(shí)體造型技術(shù)英國(guó)劍橋大學(xué)CAD小組的Build系統(tǒng)；美國(guó)羅徹斯特大學(xué)的PADL-1系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（3）80年代初，圖形學(xué)依然是較小的學(xué)科，原因是圖形硬件設(shè)備十分昂貴，且基于圖形的應(yīng)用相對(duì)較少。后來，情況發(fā)生了變化……；1980年Whitted提出了一個(gè)光透視模型：Whitted模型，第一次給出光線跟蹤算法的范例，實(shí)現(xiàn)Whitted模型；1984年，美國(guó)Cornell大學(xué)和日本廣島大學(xué)的學(xué)者分別將熱輻射工程中的輻射度方法引入到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；圖形硬件和各個(gè)分支均在這個(gè)時(shí)期飛速發(fā)展；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（4）硬件發(fā)展之......圖形顯示器的發(fā)展：圖形顯示器是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中關(guān)鍵設(shè)備；60年代中期：畫線顯示器（亦稱矢量顯示器）：缺點(diǎn)：需要刷新，設(shè)備昂貴，限制普及；60年代后期：存儲(chǔ)管式顯示器：優(yōu)點(diǎn)：不需刷新，價(jià)格較低，缺點(diǎn)：圖形不具有動(dòng)態(tài)修改功能，不適合交互；70年代初，出現(xiàn)刷新式光柵掃描顯示器以點(diǎn)陣形式表示圖形，采用專用緩沖區(qū)存放點(diǎn)陣，由視頻控制器負(fù)責(zé)刷新掃描；極大推動(dòng)了交互式圖形技術(shù)的發(fā)展：畫線顯示器（矢量顯示器/隨機(jī)掃描顯示器）存儲(chǔ)管式顯示器刷新式光柵掃描顯示器計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（5）硬件發(fā)展之......圖形輸入設(shè)備的發(fā)展：（五個(gè)階段）第一階段：控制開關(guān)、穿孔紙等等;第二階段：鍵盤;第三階段：二維定位設(shè)備，如鼠標(biāo)、光筆、圖形輸入板、觸摸屏等等，語(yǔ)音;第四階段：三維輸入設(shè)備（如空間球、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣），用戶的手勢(shì)、表情等等;第五階段：用戶的思維;計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（6）圖形軟件發(fā)展及軟件標(biāo)準(zhǔn)形成計(jì)算機(jī)圖形軟件系統(tǒng)的種類：三種1)用某種語(yǔ)言寫成的子程序包：GKS(GraphicsKernelSystem)、PHIGS(Programmer’sHierarchicalInteractiveGraphicssystem)、OpenGL......；2)擴(kuò)充計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，使其具有圖形生成和處理的功能:TurboPascal,TurboC,AutoLisp等。

特點(diǎn)：簡(jiǎn)練、緊湊、執(zhí)行速度快，但不可移植；3)專用圖形系統(tǒng)：效率高，但系統(tǒng)開發(fā)量大，可移植性差；發(fā)展歷程：諸侯割據(jù)標(biāo)準(zhǔn)討論標(biāo)準(zhǔn)形成計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（7）通用、與設(shè)備無關(guān)的圖形包，圖形標(biāo)準(zhǔn)：GKS(GraphicsKernelSystem)(第一個(gè)官方標(biāo)準(zhǔn)，1977)PHIGS(Programmer’sHerarchicalInteractiveGraphicssystem)一些非官方圖形軟件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)界，成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)：DirectX(MS)Xlib(X-Window系統(tǒng))OpenGL(SGI)Postscript

（Adobe）發(fā)展趨勢(shì):開放、高效主要內(nèi)容：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念與研究?jī)?nèi)容計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用常用的圖形設(shè)備當(dāng)前研究熱點(diǎn)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（1）圖形用戶界面

介于人與計(jì)算機(jī)之間，人與機(jī)器的通信，人機(jī)界面（HCI）：軟件＋硬件;發(fā)展：由指示燈和機(jī)械開關(guān)組成的操縱界面→由終端和鍵盤組成的字符界面（80年代）→由多種輸入設(shè)備和光柵圖形顯示設(shè)備構(gòu)成的圖形用戶界面（GUI）：PC，工作站，WIMP(W-windows、I-icons、M-menu、P-pointingdevices)界面，所見即所得→虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)（發(fā)展方向）;由計(jì)算機(jī)發(fā)展決定：科學(xué)計(jì)算型→無處不在的計(jì)算機(jī)，人機(jī)溶合，提高交互效率；專門學(xué)科：“人機(jī)交互技術(shù)”計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（2）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造CAD/CAM（1）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在工業(yè)界最廣泛、最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域：飛機(jī)、汽車、船舶的外形的設(shè)計(jì)；發(fā)電廠、化工廠等的布局;土木工程、建筑物的設(shè)計(jì);

電子線路、電子器件的設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)結(jié)果直接送至后續(xù)工藝進(jìn)行加工處理，如波音777飛機(jī)的設(shè)計(jì)和加工過程;......計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（3）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造CAD/CAM（2）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行異地異構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)不再是設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)孤立的技術(shù)問題，而是綜合了產(chǎn)品各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域、相關(guān)過程、相關(guān)技術(shù)資源和相關(guān)組織形式的系統(tǒng)化工程;從設(shè)計(jì)開始就考慮產(chǎn)品生命周期的全部因素，以達(dá)到快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的目的；協(xié)同設(shè)計(jì)使企業(yè)生產(chǎn)的時(shí)空觀發(fā)生了根本的變化；異地設(shè)計(jì)、異地制造、異地裝配為企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得了寶貴的時(shí)間；基于工程圖紙的三維形體重建定義：從二維信息中提取三維信息，通過信息進(jìn)行分類、綜合等處理，在三維空間中重新構(gòu)造出二維信息對(duì)應(yīng)的三維形體，恢復(fù)形體的點(diǎn)、線、面及其拓?fù)潢P(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)形體的重建；優(yōu)勢(shì)：可以做裝配件的干涉檢查、以及有限元分析、仿真、加工等后續(xù)操作，代表CAD技術(shù)的發(fā)展方向；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（4）可視化

海量數(shù)據(jù)使得人們對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理變得越來越難，用圖形表示數(shù)據(jù)的迫切性與日俱增；1986年，美國(guó)科學(xué)基金會(huì)（NSF）專門召開了一次研討會(huì)，會(huì)上提出了“科學(xué)計(jì)算可視化（VisualizationinScientificComputing）”科學(xué)計(jì)算可視化(ScientificVisualization)必要性：直接分析大量的測(cè)量數(shù)據(jù)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有困難；目標(biāo)：用圖形表現(xiàn)抽象的數(shù)據(jù)；應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)圖象重建，遙感，流場(chǎng)、氣象、核爆模擬，有限元分析…信息可視化：信息流量，商業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，股市行情…計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（5）

真實(shí)感圖形實(shí)時(shí)繪制與自然景物仿真計(jì)算機(jī)中重現(xiàn)真實(shí)世界的場(chǎng)景叫做真實(shí)感繪制；真實(shí)感繪制的主要任務(wù)是模擬真實(shí)物體的物理屬性，簡(jiǎn)單的說就是物體的形狀，光學(xué)性質(zhì)，表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對(duì)位置，遮擋關(guān)系等等；

光照模型：簡(jiǎn)單光照模型、局部光照模型、整體光照模型...；

繪制方法：光線跟蹤、輻射度；

加速算法：包圍體樹、自適應(yīng)八叉樹等等；當(dāng)前研究熱點(diǎn)：真實(shí)感圖形實(shí)時(shí)繪制：基于圖象的繪制(IBR，ImageBasedRendering)等；野外自然景物的模擬計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（6）地理信息系統(tǒng)（GIS）建立在地理圖形之上的關(guān)于各種資源的綜合信息管理系統(tǒng);

數(shù)字地球，地形數(shù)據(jù)作為載體，（70％）全球信息化;

數(shù)字城市：數(shù)字港城（上海）；軍事，政府決策，旅游，資源調(diào)查；計(jì)算機(jī)動(dòng)畫近十多年來取得了快速發(fā)展，已滲透到人們生活的各個(gè)角落；商業(yè)廣告、影視特技/片頭、動(dòng)畫片；教育、軍事、飛行模擬等；分類：二維動(dòng)畫：圖象變形、形狀混合等；三維動(dòng)畫：關(guān)鍵幀動(dòng)畫、變形物體的動(dòng)畫、過程動(dòng)畫、關(guān)節(jié)動(dòng)畫與人體動(dòng)畫等；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（7）多媒體對(duì)多種媒體信息進(jìn)行生成、操作、表現(xiàn)、存儲(chǔ)、通信、或集成的信息系統(tǒng)，其中媒體至少應(yīng)包括一種“連續(xù)媒體”及一種“離散媒體”；常見媒體：文本、圖形、圖像、語(yǔ)音、音頻、視頻、動(dòng)畫；特點(diǎn)：媒體的多樣性、操作的交互性、系統(tǒng)的集成性；用戶接口是人們使用計(jì)算機(jī)的第一觀感。友好的圖形化的用戶界面能夠大大提高軟件的易用性；圖形學(xué)已經(jīng)全面融入，很多軟件幾乎可以不看任何文檔，根據(jù)其圖形、或動(dòng)畫界面的指示即可進(jìn)行操作；目前大的軟件公司都在研究下一代用戶界面，開發(fā)面向主流應(yīng)用的、自然、高效多通道的用戶界面。研究多通道語(yǔ)義模型、多通道整合算法及其軟件結(jié)構(gòu)和界面范式是當(dāng)前用戶界面和接口方面研究的主流方向，而圖形學(xué)在其中起主導(dǎo)作用。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（8）計(jì)算機(jī)藝術(shù)用計(jì)算機(jī)軟件從事藝術(shù)創(chuàng)作；二維平面的畫筆程序（如CorelDraw，Photoshop，PaintShop）；圖表繪制軟件（如Visio）；三維建模和渲染軟件包（如3DMAX，Maya）、以及一些專門生成動(dòng)畫的軟件（如Alias，Softimage）；優(yōu)點(diǎn)：提供多種風(fēng)格的畫筆畫刷；提供多種多樣的紋理貼圖，甚至能對(duì)圖象進(jìn)行霧化，變形等操作；可以任意修改，取消敗筆；不足：無法達(dá)到傳統(tǒng)繪畫中風(fēng)格化的藝術(shù)效果；很難得到有素描效果、油畫效果的藝術(shù)品；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（9）VirtualReality（虛擬現(xiàn)實(shí)、靈境）VR或稱虛擬環(huán)境（VirtualEnvironment)是用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的三維視覺、聽覺、觸覺或嗅覺等感覺世界，讓用戶可以從自身的視點(diǎn)出發(fā)，利用自然的技能和某些設(shè)備對(duì)這個(gè)的虛擬世界客體進(jìn)行瀏覽和交互考察；輸入輸出設(shè)備；在線虛擬現(xiàn)實(shí)：虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言VRML娛樂電腦游戲?qū)崟r(shí)性；逼實(shí)性；蘊(yùn)含了先進(jìn)的圖形處理技術(shù)；電視廣告，節(jié)目片頭，科教演示（CAI）主要內(nèi)容：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念與研究?jī)?nèi)容計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用常用的圖形設(shè)備當(dāng)前研究熱點(diǎn)常用的圖形設(shè)備（1）圖形顯示設(shè)備圖形輸出包括圖形顯示和圖形繪制：圖形顯示指的在屏幕上輸出圖形；圖形繪制通常指把圖形畫在紙上，也稱硬拷貝。打印機(jī)和繪圖儀是兩種最常用的硬拷貝設(shè)備；彩色CRT顯示器：CRT（CRTCathode－RayTube，陰極射線管）；組成：電子槍聚焦系統(tǒng)加速系統(tǒng)磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)常用的圖形設(shè)備（2）CRT工作原理：高速的電子束由電子槍發(fā)出，經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、加速系統(tǒng)和磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)就會(huì)到達(dá)熒光屏的特定位置。熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下會(huì)發(fā)生電子躍遷，即電子吸收到能量從低能態(tài)變?yōu)楦吣軕B(tài)。高能態(tài)很不穩(wěn)定，很短的時(shí)間內(nèi)，熒光物質(zhì)的電子會(huì)從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時(shí)將發(fā)出熒光，屏幕上的那一點(diǎn)就會(huì)亮了；－》要保持顯示一幅穩(wěn)定的畫面，必須不斷地發(fā)射電子束；CRT顯示器的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)圖常用的圖形設(shè)備（3）電平控制器：控制電子束的強(qiáng)弱，加上正電壓時(shí)，電子束就會(huì)大量通過，在屏幕上形成較亮的點(diǎn)；控制電平加上負(fù)電壓時(shí)，依據(jù)電壓的大小，電子束被部分或全部阻截，通過的電子很少，屏幕上的點(diǎn)就比較暗；聚焦系統(tǒng)：是個(gè)電透鏡，能使大量電子聚集于一點(diǎn)；加速陽(yáng)極：使電子達(dá)到轟擊激發(fā)熒光屏應(yīng)有的速度，由磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)來達(dá)到指定位置；電子束要到達(dá)屏幕的邊緣時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度就會(huì)增大。到達(dá)屏幕最邊緣的偏轉(zhuǎn)角度被稱為最大偏轉(zhuǎn)角；CRT顯示器屏幕越大整個(gè)顯象管就越長(zhǎng)；刷新頻率刷新一次是指電子束從上到下掃描一次的過程；刷新頻率高到一定值后，圖象才能穩(wěn)定顯示；隔行掃描與逐行掃描；常用的圖形設(shè)備（4）電子束掃描過程示意圖常用的圖形設(shè)備（5）CRT顯示彩色的原理彩色CRT顯示器的熒光屏上涂有三種熒光物質(zhì)，分別能發(fā)紅、綠、蘭三種顏色光。電子槍也發(fā)出三束電子束來激發(fā)這三種物質(zhì)，中間通過一個(gè)控制柵格來決定三束電子到達(dá)的位置;三束電子經(jīng)過蔭罩的選擇，分別到達(dá)三個(gè)熒光點(diǎn)。通過控制三個(gè)電子束的強(qiáng)弱就能控制屏幕上點(diǎn)的顏色;常用的圖形設(shè)備（6）球面顯示器與柱面顯示器

普通顯象管采用的是蔭罩式顯象管，表面呈略微凸起的球面狀，故稱之為“球面管”。

柱面顯象管采用蔭柵式結(jié)構(gòu)，表面在水平方向仍然略微凸起，但在垂直方向上卻是筆直的，呈圓柱狀，稱為“柱面管”常用的蔭柵式顯象管有日本索尼公司的特麗瓏管（Trinitron）和三菱公司的鉆石瓏管（Diamondtron）蔭柵式彩色CRT顯色原理常用的圖形設(shè)備（7）球面顯示器與柱面顯示器

普通顯象管采用的是蔭罩式顯象管，表面呈略微凸起的球面狀，故稱之為“球面管”。

柱面顯象管采用蔭柵式結(jié)構(gòu)，表面在水平方向仍然略微凸起，但在垂直方向上卻是筆直的，呈圓柱狀，稱為“柱面管”常用的蔭柵式顯象管有日本索尼公司的特麗瓏管（Trinitron）和三菱公司的鉆石瓏管（Diamondtron）LCD顯示器CRT固有的物理結(jié)構(gòu)限制了它的發(fā)展:屏幕加大－》顯象管加長(zhǎng)－》顯示器的體積加大－》受到使用空間的限制；CRT利用電子槍發(fā)射電子束產(chǎn)生圖像－》易受電磁波干擾；電磁輻射會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生不良影響常用的圖形設(shè)備（8）LCD顯示器的優(yōu)點(diǎn)：外觀小巧精致，厚度為6.5－8cm左右；不會(huì)產(chǎn)生CRT那樣由于刷新頻率低而出現(xiàn)的閃爍；工作電壓低，功耗小，節(jié)約能源；無電磁輻射，對(duì)人體健康沒有任何影響；LCD顯示器的基本原理：液晶是介于液體和固體之間的特殊物質(zhì)，具有液體的流態(tài)性質(zhì)和固體的光學(xué)性質(zhì)。當(dāng)液晶受到電壓的影響時(shí)，會(huì)改變它的物理性質(zhì)而發(fā)生形變，此時(shí)通過它的光的折射角度就會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生色彩；液晶屏幕后面有個(gè)背光，這個(gè)光源先穿過第一層偏光板，再到液晶體上，當(dāng)光線透過液晶體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光線的色澤改變，從液晶體射出來的光線，還必須經(jīng)過一塊彩色濾光片以及第二層偏光板；常用的圖形設(shè)備（9）液晶顯示方式：主動(dòng)式和被動(dòng)式

被動(dòng)式液晶屏幕有STN（SuperTN超扭曲向列LCD）和DSTN（DoublelayerSuperTN雙層超扭曲向列LCD）等；主流的主動(dòng)式液晶屏幕是TFT（ThinFilmTransistor薄膜晶體管）；主動(dòng)式液晶顯示器使用FET場(chǎng)效晶體管以及共通電極－》可以讓液晶體在下次電壓改變前一直保持電位狀態(tài)－》主動(dòng)式液晶顯示器不會(huì)產(chǎn)生在被動(dòng)式液晶顯示器中常見的畫面延遲現(xiàn)象等；LCD顯示器的基本指標(biāo)：可視角度：視線與屏幕中心法向成一定角度時(shí)，就不能清晰地看到屏幕圖象，而能看到清晰圖象的最大角度稱為可視角度。一般指左右兩邊最大角度相加；點(diǎn)距與分辨率：點(diǎn)距指兩個(gè)液晶顆粒（光點(diǎn)）的間距，一般0.28－0.32mm就能得到較好的顯示效果；分辨率指其真實(shí)分辨率，表示水平方向的像素點(diǎn)數(shù)與垂直方向的像素點(diǎn)數(shù)的乘積；常用的圖形設(shè)備（10）圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件，連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶；

早期圖形處理器只包含簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器和幀緩沖區(qū)，實(shí)際上只起了圖形的存儲(chǔ)和傳遞作用，所有操作都必須由CPU控制；

現(xiàn)在的圖形處理器不僅存儲(chǔ)圖形，而且能完成大部分圖形函數(shù)。專業(yè)的圖形卡已經(jīng)有很強(qiáng)的3D處理能力－》大大減輕了CPU負(fù)擔(dān),提高顯示質(zhì)量和顯示速度；圖形處理器的組成顯示主芯片：顯卡核心(GPU),對(duì)系統(tǒng)輸入的視頻信息進(jìn)行構(gòu)建和渲染;顯示緩存:存儲(chǔ)將要顯示的圖形信息;保存圖形運(yùn)算的中間數(shù)據(jù);顯存的大小和速度直接影響主芯片性能的發(fā)揮;數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（RAMDAC）:把二進(jìn)制數(shù)字轉(zhuǎn)換為與顯示器相適應(yīng)的模擬信號(hào)；常用的圖形設(shè)備（11）圖形輸入設(shè)備

最常用的是基本的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備：鍵盤與鼠標(biāo)；

跟蹤球和空間球：根據(jù)球在不同方向受到推或拉的壓力實(shí)現(xiàn)定位和選擇。

數(shù)據(jù)手套：通過傳感器和天線來獲得和發(fā)送手指的位置和方向的信息。跟蹤球、空間球、數(shù)據(jù)手套在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)造和漫游中有用；光筆：一種檢測(cè)光的裝置，它直接在屏幕上操作，拾取位置；形狀和大小象一支圓珠筆，筆尖處開有一個(gè)圓孔，讓熒光屏的光通過這個(gè)孔進(jìn)入光筆。光筆的頭部有一組透鏡，把所收集的光聚集至光導(dǎo)纖維的一個(gè)端面上，光導(dǎo)纖維再把光引至光